水素燃料電池のしくみ

燃料電池の本質は、水力電気分解の「逆」装置であり、主にアノード、カソード、電解質の 3 つの部分で構成されています。アノードは水素電極、カソードは酸素電極です。一般に、アノードとカソードには一定量の触媒が含まれており、電極で発生する電気化学反応を促進するために使用されます。極の間には電解質があります。

プロトン交換膜燃料電池 (PEMFC) を例にとると、その動作原理は次のとおりです。

(1) 水素は、パイプまたは導風板を通ってアノードに到達します。

(2) 陽極触媒の作用により、1 個の水素分子が 2 個の水素プロトンに解離し、2 個の電子が放出されます。陽極反応は次のとおりです。

H2â2H 2eã

(3) 電池のもう一方の端では、酸素 (または空気) がパイプまたは導風板を通ってカソードに到達します。カソード触媒の作用により、酸素分子と水素イオンは、外部回路を通ってカソードに到達した電子と反応して水を生成します。陰極反応は: 1/2O2 2H 2E âH2O

全化学反応は H2 1/2O2 = H2O

電子は外部回路で直流を形成します。したがって、水素と酸素が燃料電池のアノードとカソードに継続的に供給される限り、電気エネルギーを外部回路の負荷に継続的に送り出すことができます。